高性能复合材料由增强体材料与基体材料复合而成，具备单一材料所不具备的优异力学性能、物理化学性能以及多功能特性，是现代高技术领域和国民经济发展的重要基础材料。早在20世纪60年代，以碳纤维、芳纶等为代表的高性能纤维实现了工业化生产，标志着高性能复合材料时代的来临。随后，各种先进高性能复合材料相继问世并得到快速发展，在航空航天、国防军工、新能源等尖端领域发挥着不可替代的重要作用。在新时代背景下，高性能复合材料作为国防建设、经济社会可持续发展的战略物资，其重要性日益凸显。为了全面了解我国高性能复合材料的发展现状，把握未来的发展方向，本文围绕我国高性能复合材料的宏观需求、高性能增强体和基体树脂的研发现状、复合材料制备技术与应用水平等方面系统梳理了存在的问题与不足，提出了未来发展的战略目标与重点任务。希望通过此次研究，为我国高性能复合材料产业的持续、健康、快速发展提供参考与借鉴。

1我国高性能复合材料宏观需求分析

1.1高性能复合材料是实现国家安全领域支撑保障需求的关键基础材料

高性能复合材料以其优异的比强度、比模量耐高温性能以及良好的可设计性，在国防军工领域得到广泛应用。以航空航天为例，高性能碳纤维复合材料是制造大型客机机身、机翼等关键结构件的首选材料，其用量占飞机结构总质量的50%以上。在航天领域，高性能复合材料被大量应用于火箭发动机壳体、卫星舱体、太阳能帆板等关键部件，有效降低了航天器的结构质量，提高了运载能力。此外，高性能芳纶、超高分子质量聚乙烯纤维复合材料在防弹防爆、装甲防护等军事装备中也发挥着不可替代的作用。

当前，国防现代化建设的不断推进和武器装备更新换代步伐的加快，对高性能复合材料提出了更高的性能要求。特别是在航空发动机热端部件、高超声速飞行器等尖端武器装备研制过程中，亟需突破高性能碳化硅陶瓷基复合材料、超高温陶瓷基复合材料等关键材料技术，以支撑跨越式发展。同时，随着国防科技工业体系的不断完善，高性能芳纶、碳纤维、玻璃纤维等关键材料的国产化进程也将进一步加快。可以预见，在未来的一段时间里，高性能复合材料在维护国家战略安全、提升国防实力方面将发挥越来越重要的作用。

1.2高性能复合材料是引领技术升级的关键材料

在民用领域，高性能复合材料同样有着广阔的应用前景。以新能源领域为例，大型风力发电机组已成为风电产业的主流发展方向，而风电叶片的大型化发展离不开碳纤维复合材料的有力支撑。据测算，采用碳纤维复合材料后，一个兆瓦级风力发电机组的叶片可减重20%~30%，功率输出可提高5%~8%，综合效益十分显著。在轨道交通领域，含碳纤维、玻璃钢等复合材料的车体已成为“复兴号”等新一代动车组的标配，复合材料极大提升了列车的运行速度、安全性和舒适度。此外，在5G通信基站天线罩、海洋工程、压力容器等领域，高性能玻璃钢、碳纤维复合材料也将迎来广阔的市场空间。工信部数据显示，“十三五”以来，在国家发展战略性新兴产业方针的引领下，我国高性能纤维及复合材料产业总体规模以年均10%以上的速度快速增长，到2020年，市场需求已接近300亿元。未来，随着关键材料体系的进一步完善和下游应用领域的持续拓展，高性能复合材料市场需求仍将保持快速增长的态势。

1.3高性能复合材料是实现我国经济绿色发展的迫切需求

当前，以绿色、低碳、循环为导向的经济发展模式已成为全球共识。在此背景下，轻量化、环保化已成为诸多行业转型发展的主攻方向。高性能复合材料密度低、比强度高，在满足力学性能要求的同时可大幅降低产品质量，在推动交通、建筑等领域实现节能减排、绿色发展方面大有作为。以汽车行业为例，采用碳纤维复合材料制造车身，可使整车质量减轻50%以上，油耗降低30%~40%。这不仅对缓解能源短缺和减少大气污染具有重要意义也为我国汽车产业实现跨越式发展提供了重要支撑。据测算，如果我国汽车碳纤维复合材料用量占比达到30%，可节约汽油近6000万t/a，减排二氧化碳1.7亿t/a。

此外，在节能环保领域，高性能纤维增强复合材料以其优异的耐腐蚀、耐老化、隔热保温等性能，在脱硫塔器、除尘装置、高温烟道等设备中得到广泛应用，大幅提升了环保设施的使用寿命和运行效率。可以预见，随着我国生态文明建设的持续推进和可持续发展理念日益深入人心，高性能复合材料在助推产业绿色转型、建设美丽中国的进程中必将发挥越来越重要的作用的。

2我国高性能复合材料的发展现状

2.1高性能纤维发展现状

2.1.1碳纤维

经过多年持续攻关，国产碳纤维在产品种类性能指标、生产规模等方面取得重大突破。中复神鹰、光威复材等骨干企业的T700级碳纤维已实现稳定批量生产，综合性能指标与日本东丽的产品相当。与此同时，吉林碳谷的碳纤维原丝产能达到15万t/a，为PAN基碳纤维的规模化发展奠定了坚实基础。

近年来，国内碳纤维产业规划布局进一步优化，初步形成了以京津冀、长三角、珠三角为核心区域，东北、西南等地区为两翼的产业发展新格局。一大批碳纤维研发和生产平台相继建成投用:为产业跨越式发展提供了有力支撑。以威海拓展为代表的碳纤维骨干企业持续加大研发投入，开展T800级、M55J级高性能碳纤维的研制，产品性能不断提升。以吉林吉恩镁为代表的新兴企业则着眼于开发低成本大丝束碳纤维，引领行业向高性能低成本方向发展。

目前，国内主流碳纤维企业已具备较为完善的生产工艺体系和质量管理体系，产品涵盖高强、高模、中强中模、大丝束等多个系列，广泛应用于航空航天、轨道交通、新能源等领域。

2.1.2对位芳纶

在芳纶领域，烟台泰和新材、蓝星新材料、中芳特纤等企业通过自主创新，成功突破了对位芳纶产业化制备技术壁垒，打破了日、美等国的垄断，一定程度上满足了国防军工、安全防护等领域的用材需求。目前，国内对位芳纶总产能已达约3.34万t/a，且呈现逐年扩张态势。

但必须看到，与国际先进水平相比，国产对位芳纶在高端品种开发、产品质量稳定性、生产成本控制等方面还存在一定差距。受原料供应、工艺装备、市场认可度等因素制约，多数企业开工率不足，部分产能闲置严重。总体而言，国内芳纶产业仍处于成长阶段，大而不强的问题较为突出。未来，亟需加快标准级对位芳纶的进口替代进程，强化高端产品研发，提高质量稳定性，降低生产成本，推动产业做大做强。

2.1.3玻璃纤维

作为传统增强纤维，玻璃纤维历经数十年发展，产业基础雄厚，配套能力完善。目前，国内玻璃纤维产能已超过735万t/a，稳居世界第一。中国巨石、重庆国际等行业龙头持续推进池窑拉丝技术改造，产品品质不断提升。同时，国内在高硅氧、高强高模等特种玻璃纤维领域也取得重要进展，一批高附加值产品实现产业化。

2.2复合材料用高性能环氧树脂与酚醛树脂发展形势

2.2.1环氧树脂

在环氧树脂领域，我国虽已成为最大的生产和消费国，但大多数产品集中在中低端领域。高端环氧树脂品种少、质量不稳定，航空航天用高纯度高热变温度的环氧树脂基本依赖进口。与此同时环氧树脂改性技术有待加强，与高性能纤维匹配的环氧预浸料开发滞后，共性关键技术难以突破。这些问题制约了高性能环氧树脂产业的快速发展。

2.2.2酚醛树脂

酚醛树脂是重要的耐高温树脂品种，在航空发动机碳/碳复合材料等领域具有不可替代性。经过多年发展，我国已成为全球最大的酚醛树脂生产国，玻璃钢用酚醛树脂的合成及应用技术较为成熟。但在航空航天领域，国产高端酚醛树脂的综合性能与国外产品仍存在较大差距，批量稳定性、工艺适应性有待提高。尤其是在大尺寸复杂构件成型方面，所需的快固化、低收缩等性能还难以满足要求。同时，由于缺乏精细的分子结构设计与控制手段，国产高端酚醛树脂的研制周期较长，产业化进程缓慢。

2.2.3特种树脂

在特种树脂基体方面，双马来酰亚胺(BMD)树脂、聚酰亚胺树脂、苯并嗪树脂等新型热固性树脂备受关注。受制于原料合成、加工工艺等因素国内特种树脂基体的综合性能与国外先进水平还有较大差距。以BMI树脂为例，国产BMI树脂的单体纯度、分子质量分布、热稳定性等关键指标与美、日等国尚有一定差距，批次稳定性有待提高。

2.3我国复合材料制造及应用水平发展显著

2.3.1复合材料技术

当前，我国高性能复合材料技术已由发展期进入成熟期，呈现出多品种、多规格、多层次发展态势。在材料设计方面，由传统的“经验设计”向基于多尺度分析的“仿真设计”转变，复合材料的力学性能、工艺性能、环境适应性等得到显著提升。在制备工艺方面，由手糊成型向自动铺放、液压成型等自动化、智能化方向发展，生产效率大幅提高。与此同时，在先进纤维预制体制备、界面控制、复合材料回收利用等共性关键技术领域也取得一系列原创性突破。

得益于制备技术的进步，我国高性能复合材料开始在众多领域实现规模化应用。以航空领域为例，国产大飞机C919立项之初，复合材料用量占机体结构质量的12%，到C929则提高到50%左右，未来还将进一步提升。在风电领域，以东方电气为代表的整机制造商已成功应用碳纤维复合材料制造关键结构件，单机容量最高可达26MW。可以预见，未来随着制备技术的不断成熟，高性能复合材料在航空航天、风电、轨道交通、新能源汽车等领域的用量将持续扩大，对加快传统产业转型升级、培育战略性新兴产业具有重要的推动作用。

2.3.2复合材料自动化制造技术

自动化、智能化制造是先进复合材料的重要发展方向。近年来，国内在自动铺放、热压罐成型、液压成型等先进复合材料成型工艺装备领域持续发力，关键装备的国产化率显著提高。以自动铺放为例，由航天科工、中国商飞等单位自主研制的多型号自动铺丝、铺带设备已成功应用于C919、歼-20等重点型号飞机用复合材料的生产中，最大铺带宽度可达300mm，铺带速度超过30m/min，综合性能达到国际先进水平。

在树脂传递模塑、热压罐成型等工艺领域，以中复连众、天津瑞维等为代表的骨干企业不断加大研发投入，开发了多型号国产化成套装备，批量制造能力大幅提升。2020年，国产复合材料构件的自动化制造比例已达到60%以上。可以预见，随着下游应用需求的持续扩大，复合材料自动化、规模化制造水平将进一步提高，为推动我国制造业高质量发展提供有力支撑。

2.3.3结构功能一体化复合材料技术

近年来，结构功能一体化复合材料作为复合材料领域的前沿方向，发展态势强劲。以结构吸波复合材料为例，通过在结构材料中引入吸波功能相，赋予复合材料电磁功能，可实现结构承载与电磁功能的有机统一，在装备隐身、电磁防护等方面具有广阔应用前景。

目前，中国科学院化学研究所等单位已成功开发出石墨烯改性环氧树脂吸波涂层，在8~18GHz频段实现了-12dB的优异吸波性能。同时，在陶瓷基吸波复合材料方面也取得重要进展，研制出轻质、宽频、高效的雷达吸波材料，为新一代隐身装备的研制和应用提供了材料基础。

在透波复合材料领域，以中航复合材料有限公司为代表的骨干企业成功开发出玻璃钢天线罩，在多个重点航空装备上实现了规模化应用。在此基础上，碳纤维增强石英玻璃复合材料、陶瓷基复合材料等多种新型透波材料也开始进入工程应用。总体而言，国内在关键透波复合材料的低成本制备、批量稳定性控制等方面取得了新突破，为提升机载雷达系统性能奠定了坚实基础。

在防热、耐烧蚀复合材料领域，我国航天科技集团所属单位已成功研制出新型碳/碳复合材料和陶瓷基复合材料，经地面试验考核，综合性能指标达到设计要求。在低烟、低毒、阻燃复合材料领域以中材科技为代表的企业持续开展低卤阻燃剂的开发及产业化应用，阻燃效率不断提高，在轨道交通等领域实现批量化应用。可以预见，随着极端环境下服役需求的日益凸显，高性能防热、耐烧蚀、低烟、低毒阻燃复合材料的研发及应用将进一步提速，推动我国特种复合材料实现新的跨越。

需要指出的是，尽管我国在结构功能一体化复合材料领域已取得积极进展，但在基础研究、应用研究、工程化开发等环节仍存在诸多短板和不足。主要表现为基础研究与应用研究脱节，科研成果转化存在“最后一公里”的问题，多种功能复合设计与仿真分析能力不足，缺乏从纤维、基体到复合材料的多尺度一体化设计平台，工艺装备、检测评价等配套能力滞后，阻碍了产业化进程，因此，需围绕重点应用领域，强化军民科技协同，打通基础研究、应用研究、工程化开发全链条，加快实现关键技术的工程化、产业化，为我国高端装备的快速发展提供有力支撑。

3高性能高分子复合材料发展面临的问题

3.1碳纤维与对位芳纶

在碳纤维领域，国产高端碳纤维的工程化制备能力不足，批次稳定性和产品一致性有待提高，高端装备所需的高强高模碳纤维基本依赖进口。同时，国产中低端碳纤维的产品同质化严重，开工率不足，造成产品成本居高不下，市场竞争力较弱。此外，原丝制备装备的进口依存度高，关键原料如聚丙烯腈原丝等长期依赖进口，供应安全堪忧。

在芳纶方面，受制于关键单体合成、聚合及纺丝工艺与装备等因素，国产芳纶在力学性能、批次稳定性等方面与国外产品差距明显。同时，受阻于下游应用市场开拓不足，行业产能过剩，开工率不足，发展举步维艰。

这些问题的存在，既制约了国产高性能纤维在航空航天、新能源等高端领域的规模化应用，也影响了行业的健康可持续发展。未来，亟需立足自主创新，加快关键技术研发，强化军民融合发展，推动高性能纤维在更多领域实现进口替代和创新应用。

3.2树脂基材料

作为复合材料的基体，高性能树脂在材料性能发挥、制备工艺匹配等方面起着关键作用。但长期以来，国内在环氧树脂、酚醛树脂、BMI树脂等特种树脂的分子结构设计与调控、配方优化以及工程化制备等方面均存在不足，与国外先进水平相比差距明显。主要表现如下。

(1)高端树脂品种少，批次稳定性差。目前国内在航空航天用耐高温、高韧、高黏接强度的环氧树脂配方开发上进展缓慢，成熟产品少，品质不稳定，基本依赖进口。在特种酚醛树脂方面，低收缩、快固化等性能难以满足大型构件成型要求，高端市场大量使用进口产品。

(2)产学研用协同不够，基础研究与应用研究脱节。多年来，高校、科研院所围绕高性能树脂开展了大量科研工作，取得了一批原创性成果，但成果转化应用进展缓慢。主要原因在于高校科研与企业生产脱节，基础研究供给与企业需求错位，缺乏产学研用协同创新机制。

(3)工艺装备落后，产业支撑能力不足。在树脂合成、复合材料成型等环节，国内多采用通用型设备，专用工艺装备严重不足，导致产品品质、成型效率难以保证。同时，在原材料国产化配套、检测评价等方面也存在诸多短板，制约了产业发展，可以预见，高端树脂基体材料既是制约我国高性能复合材料发展的瓶颈，也是未来的重点攻关方向，必须坚持政产学研用协同，加快专用树脂的合成开发、应用研究和产业转化，全面提升材料保障能力。

3.3树脂基复合材料设计、制造与应用

纵观全球，欧美发达国家高性能复合材料的应用始于20世纪50年代，经过多年的技术积累和产业发展，已建立起从材料一结构一工艺的完整设计体系。反观国内，虽然近年来在材料设计、成型工艺、制造装备等方面取得了积极进展，但在综合设计能力、产品稳定性、批量生产能力等方面与国外先进水平仍存在明显差距。主要表现如下。

(1)设计能力不足，缺乏从纤维、基体到复合材料的多尺度一体化设计平台。目前，国内在复合材料设计领域普遍存在重结构、轻材料的现象。从纤维、树脂基体的选择到界面设计、复合成型工艺的匹配，缺乏系统的多学科设计优化手段，难以发挥出材料的最佳性能。

(2)制造工艺落后，产品品质不稳定。由于基础研究薄弱，加之缺乏复合材料制造领域的专用工艺装备，国内企业在热压罐成型、液压成型等关键工艺的稳定性控制、产品一致性保证等方面均存在不足。同时，受制于检测评价手段落后，在线监测、无损检测等环节也难以满足高端复合材料构件的品质控制要求。

(3)批量生产能力不足，大型构件制造受限。目前，国内复合材料生产企业普遍规模小、起点低，缺乏大型构件的设计制造经验和能力。以飞机蒙皮、机翼等承力结构件为例，受限于热压罐、自动铺带机等关键装备和工装模具，批量生产周期长、效率低，难以满足产业发展需求。

(4)应用基础薄弱，缺乏领军企业带动。从全球产业发展历程看，波音、空客等整机制造商发挥了重要的引领和带动作用。相比之下，国内缺乏在复合材料应用领域具有话语权的领军企业，产业配套基础薄弱，复合材料的应用开发进程明显滞后。

4结语

必须看到，高性能复合材料产业作为一个多学科交叉的新兴领域，涉及基础研究、工程化开发，批量生产应用等诸多环节，是一个长期复杂的系统工程。要从根本上解决制约产业发展的突出问题必须坚持政府引导、以企业为主体、产学研用协同的理念，着眼全产业链布局，加强关键核心技术攻关，完善创新驱动的产业生态，为我国由复合材料大国迈向复合材料强国奠定坚实基础。

一、产品概况

芳纶纤维全称为“芳香族聚酰胺纤维”，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，芳纶纤维于1960s由美国杜邦公司研发成功并商业化。芳纶纤维并不会直接作为最终产品，至少要做成织物或相应的复合材料才能使用。

芳纶纤维的品类及性能对最终产品的性能有比较大的影响。芳纶纤维可分为邻位芳纶、对位芳纶 (芳纶1414，PPTA)和间位芳纶(芳纶1313，PMTA)三种，其中实现工业化的产品主要有间位芳纶和对位芳纶两种。纯间位芳纶制成的芳纶纸具有高强度、低变形、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃和优良的电绝缘性能，广泛应用于国防、航空航天、高速列车和电工绝缘等领域。对位芳纶具有比间位芳纶更好的综合性能，可应用于航空航天工业中用于制造导弹的固体火箭发动机壳体和用于制作大型飞机的二次结构材料（如机舱门、窗、机翼有关部件等）、国防工业中的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、高弹度降落伞、防弹车体、装甲板等。

从芳纶纤维到芳纶蜂窝芯材需要经过抄造成纸、热压成形等一系列的生产过程。按照工序及生产流程主要涉及到芳纶纸、芳纶蜂窝芯材等产品。

芳纶纸是以制纸级芳纶纤维为原料，通过湿法成形、高温整饰等工艺制备而成的高性能新材料。美国杜邦公司于上世纪六十年代成功开发出芳纶纸，因其具有本质阻燃、绝缘、耐高温、高强度等优良特性，逐步成为国防军工、航空航天、电力电气、轨道交通、新能源、电子通讯等重要行业和领域发展不可或缺的关键材料。

芳纶蜂窝是一种仿生结构，由芳纶纸经涂胶、叠合、热压、切边、拉伸、定型、浸胶、固化等一系列复杂工艺制作而成，具有天然蜂巢的六边形结构。其轻质、高强、高模、结构稳定性强且具有隔音、隔热、阻燃等优点，可以作为轻质高强结构材料（主要作为芯材），应用于航空航天、轨道交通、国防军工等重点领域。芳纶蜂窝芯材以其优异的性能成为航空航天、轨道交通等领域的重要减重材料；同时与预浸料相结合，在吸波领域占据重要的地位。

以蜂窝芯材为基础形成的蜂窝夹层结构吸波材料是重要的结构性吸波材料。蜂窝夹层结构吸波材料主要应用于雷达隐身领域；是由经过浸渍吸波剂的芳纶蜂窝和透波面板组成，兼具优良的力学性能和吸波性能。就芳纶蜂窝夹层结构吸波材料而言，其吸波性能主要取决于蜂窝本身的规格尺寸以及浸渍胶液体系。目前芳纶蜂窝夹层结构吸波材料可以对0-18GHz的频段形成较强的吸收。

二、主要应用场景

1、芳纶纸的主要应用场景

根据产品的功能性应用不同，产品的下游应用领域主要包括电气绝缘(作为绝缘材料)、蜂窝芯材 (作为结构减重材料)领域。

间位芳纶纸系列产品主要用于电气绝缘领域，少量用于蜂窝芯材领域；变压器是目前我国使用芳纶纸较多的领域。同时，随着我国的铁路电气化以及城市地铁、轻轨的大规模建设，对包括大功率牵引变压器在内的高速列车的相关设备也提出了更高的要求。

对位芳纶纸系列产品主要用于蜂窝芯材领域。相比间位芳纶纸制作的蜂窝芯材，使用对位芳纶纸制备的蜂窝芯材综合力学性能相比间位芳纶纸蜂窝芯材显著提高，其强度为同等质量钢铁的 5 倍，但密度仅为钢铁的五分之一；但因其成本较高，一般应用在对强度要求较高的蜂窝芯材领域。

2、芳纶蜂窝芯材的主要应用场景

航空领域：芳纶纸蜂窝芯材与面板结合制成夹层结构后，可作为理想的结构形式之一，在航空领域得到广泛的应用，主要应用部位包括襟翼、副翼、垂尾前缘、方向舵、鸭翼、机身、桨叶、天线罩、雷达罩、壁板、舱门、地板等部件，以及飞机的大刚性、次受力部件。作为飞机复合材料蜂窝夹层结构的首选芯材，可降低飞机的结构质量、实现功能部件透波、降噪、隔热性能。据统计，国产直九机的Nomex蜂窝板件有280多个，覆盖面积占整机的80%左右；美国F-111型战斗机的蜂窝板件占整个外形面积的90%以上；C919在飞机的多个部位都应用了大量的蜂窝芯材，以满足减重需要，单一架次对芳纶蜂窝芯材的需求量预计在千万元级以上。

舰船领域：蜂窝夹层结构不仅可以减轻空船重量、提高舰船机动性和抗冲击性能，还能大幅提升舰船的抗腐蚀性能和“隐身”能力。近年来，各国海军还将蜂窝夹层材料用于水面舰艇的甲板室，舱壁和飞机顶棚等上层建筑，用于提升舰艇各方面的综合性能。美军海岸警卫队快艇采用Nomex蜂窝结构取代石棉板，不仅使快艇重量减少9吨多，还消除了因石棉引起的潜在危害；辽宁号航母内饰用到的芳纶板材超过10万平方米，每平米售价为1500~2000元。据了解，中船重工各大研究所已开始使用芳纶蜂窝板材作为轻量化舰船内装项目。

轨道交通领域：芳纶材料能有效降低高速列车的能耗和噪音，已在高铁车辆的车厢侧板、顶板、座椅、隔板、行李架以及天窗板等部位上得到应用，减轻车辆质量，提高列车的速度，速度200公里/小时以上的动车需要大量使用芳纶纸蜂窝材料。长春客车厂CRH-5型动车组推荐使用芳纶蜂窝材料作为高速列车的夹层结构材料，年需10～15mm芳纶蜂窝材料达5万平方米；另外，标准动车组、动卧、新能源低地板车等新车型在轻量化、舒适性的需求下，也都在内饰件设计中采用了芳纶蜂窝结构。

此外，芳纶纸蜂窝芯材也可用于风机叶片、船舶游艇、赛艇、滑雪板、房车等产品的制造。

三、行业供需情况

1、芳纶纤维供需情况

目前全球芳纶纤维产能在14-15万吨左右，其中5万多吨为间位芳纶纤维，9-10万吨为对位芳纶纤维。间位芳纶纤维方面，国内有60%左右用于相对低端的工业过滤领域，仅有10%左右用于高端的绝缘与蜂窝芯材领域。对位芳纶纤维方面，国内有40%用于光纤增强；20%用于防弹防护，军用防弹头盔、手套等；20%用于汽车橡胶工业；20%用于复合材料。

2、芳纶纸供需情况

芳纶纸：据统计，全球芳纶纸名义产能约2万吨/年，有效产能约1.2万吨/年；全球芳纶纸需求约1万吨/年，主要市场份额由杜邦公司占据。根据中信证券研究所整理数据，全球的芳纶纸主要用于电气绝缘和蜂窝芯材，分别占64%和34%；对标全球消费结构，2020 年我国芳纶纸需求的 90.76%来自于电气绝缘，而蜂窝结构材料及其他复合材料的消费占比仅为 9.24%。

目前国内芳纶纸的主要生产企业为民士达。民士达为国内第一家芳纶纸制造商，目前其芳纶纸产品的全球市场占有率居于第二位，仅次于美国杜邦公司。

3、芳纶蜂窝芯材供需情况

按照一张芳纶纸100kg可做成3立方米的蜂窝芯材计算，全球芳纶蜂窝的理论产能可达到204万立方米，中国市场的芳纶蜂窝的理论产能可达到24万立方米；有效产能对应的芳纶蜂窝芯材约5.4万立方米。

目前国内芳纶蜂窝芯材的主要生产企业为中航复材。中航复材的蜂窝生产主要分布在北京和南通，其中，南通大尺寸蜂窝生产线具有国际先进水平，自动化程度高；其产品主要面向民机领域，且以空客、波音、雅奇等外贸客户为主。

四、结语

近年来，我国持续加大对芳纶纤维材料、芳纶纸的政策支持力度。特别是近几年我国高速列车、国产飞机制造及航空母舰等装备制造业的快速发展更是带动了芳纶绝缘纸和芳纶纸蜂窝芯材的发展。

随着芳纶纸应用领域的增多，芳纶纸市场预计有良好的发展前景。根据第三方公开数据，中国芳纶纸消费量已从2017 年的2742吨提高到2021年的4215吨，2028年我国芳纶纸的消耗量预计将达到12357吨。而蜂窝结构是航空航天领域最佳的承力结构，将长期存在于航空器、航天器的结构设计当中。

2025年10月17日，中国纺织工业联合会在江苏省扬州市组织召开了由中化高性能纤维材料有限公司和东华大学共同完成的“高强/高模型对位芳纶绿色制备关键技术”项目科技成果鉴定会，鉴定委员会认为项目成果达到国际先进水平。项目研究成果简要介绍如下：
项目研究背景

高性能对位芳纶（PPTA）是我国关键战略材料，兼具军事与经济价值，广泛应用于航天军工、防弹防护等多领域，是重要军民两用材料。截至2025年，其全球市场需求达12万吨，年增速超9%，我国军工和高端制造领域年需高强产品近1万吨。自1972年PPTA纤维产业化后，美国杜邦、日本帝人凭借技术积累，在其高端制造与下游应用领域占绝对优势，截至2024年二者产能分别占世界总产能的40%、35%，高强/高模产品占据很大的市场份额，国内企业虽在政策扶持下PPTA制造技术和产业发展取得很大进步，但产品批次稳定性差、规模小，差别化及下游应用技术薄弱，难以满足高端需求，因此高端PPTA纤维产业化技术发展迫在眉睫。

为满足国家重大工程需求，实现我国高性能纤维产业的迅速发展，填补国内高性能纤维技术的空白，中化高性能纤维材料有限公司建成了年产5000吨级高强/高模芳纶纤维，具备自主知识产权的生产技术，以期推动我国高端化PPTA纤维、差别化及下游产品产业高质量稳定发展，提高国际竞争力。项目突破我国高强/高模PPTA纤维规模化稳定生产技术“瓶颈”，实现关键装备产业链国产化。

项目主要创新点

项目研发了低温溶液缩聚高产能反应器工艺控制技术，实现了高分子量窄分布PPTA的稳定制备；攻克了高分子量对位芳纶聚合体快速高效溶解技术，提升了产业化生产PPTA纤维的均匀性；开发了高模型对位芳纶液晶纺丝及低强损高模化热处理技术、单丝细旦化高强型对位芳纶液晶纺丝技术，高模型1500D产品初始模量达到837cN/dtex，高强型1000D产品断裂强度达到24cN/dtex；建立了聚合过程氯化钙回用技术，回收的氯化钙溶液可满足聚合工艺要求。

项目产业化及应用情况

项目建成了5000吨/年高强/高模PPTA纤维，并进入产业化运营阶段。聚合、纺丝一键联动，达产达效，产品质量及稳定性稳步提升，性能满足高端市场需求，目前已向市场供应多种规格高强、高模型纤维产品。中化高性能纤维材料有限公司自建营销网络体系，利用中化国际化销售平台，与中国人民解放军总后勤部、总装备部、江苏亨通、深圳长飞等建立良好的合作关系，拥有良好的客户基础。稳定供应防弹防护、汽车工业、工业装备、芳纶复合材料等众多应用领域，目前已获得市场高度认可，并顺利进入各大龙头企业供应链。

高性能芳纶纤维：从合成创新到多领域应用突破

芳纶（Aramid Fiber），全称芳香族聚酰胺纤维，芳纶是高性能化学合成纤维。芳纶、碳纤维、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）并称为世界三大高性能纤维材料。芳纶全称是“芳香族聚酰胺纤维”，是指至少有85%的酰胺键直接与芳香环相连的长链合成聚酰胺纤维。芳纶纤维具有低密度、高模量、高强度、耐切割、耐腐蚀、耐高温、绝缘和阻燃等优异性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化，综合性能突出。自1964年杜邦公司首次工业化生产以来，其以高强度、高模量、耐高温、阻燃性等特性，成为航空航天、新能源、国防军工等领域的“战略材料”。

图一：

近年来，随着合成技术创新与应用场景拓展，芳纶正突破传统边界，从绝缘纸到锂电隔膜，从智能伪装薄膜到深海锚索，其多领域应用潜力持续释放。本文将从合成技术革新、性能优化路径、前沿应用场景及产业突围方向四维度，解析这一材料的未来图景。

一、合成技术创新：从绿色工艺到智能生产

1.传统工艺的突破与绿色化升级

以间位芳纶的制备为例，其缩聚反应通常有界面缩聚法、低温溶液缩聚法和乳液缩聚法等。界面缩聚法需将间苯二胺溶于水相，间苯二甲酰氯溶于有机相，在两相界面反应生成聚合物沉淀，后续还需进行分离、洗涤、干燥等繁琐步骤；低温溶液缩聚法虽在一定程度上简化了流程，但仍涉及在特定溶剂中反应、中和、调整浓度等多个环节；乳液缩聚法则需借助高速搅拌在乳液体系中进行反应，各环节操作要求极为严苛，对设备和工艺控制精度要求极高。在纤维制备阶段，干法纺丝、湿法纺丝或干喷湿纺法也各有复杂流程，如干法纺丝需对纺丝液进行中和、加热，湿法纺丝要精确控制凝固浴条件等，任何一个环节出现偏差，都可能导致产品质量波动。

传统芳纶生产工艺对原料纯度要求极高，例如制备对位芳纶的对苯二甲酰氯和对苯二胺，其纯度哪怕仅有微小波动，都可能影响最终产品性能，这使得原料采购成本居高不下。生产过程中，大量高能耗设备的运行，如高温加热设备、高压力设备等，进一步增加了能源成本。而且，由于工艺复杂，生产效率低下，单位时间内产出有限，分摊到每单位产品上的设备折旧、人力成本等也相应增加，导致芳纶产品价格长期维持在高位，限制了其市场应用范围。

传统芳纶合成依赖高温缩聚与强腐蚀性溶剂（如浓硫酸），存在能耗高、污染大的瓶颈。近年研究聚焦两大方向：

绿色溶剂替代：武汉理工大学团队开发微通道反应器技术，通过低温缩聚减少溶剂用量，并采用低毒离子液体替代浓硫酸，降低环境负荷。

纳米化与界面工程：清华大学团队通过杂环芳纶浸渍技术，将纤维间界面粘结强度提升4.5倍，显著增强材料致密性。东京大学则利用非热大气等离子体处理，在芳纶纸表面引入活性官能团，使复合材料拉伸强度提升26%。

2.智能化生产与循环经济

国内龙头企业如中化高纤，在2025年1月启动其年产2500吨对位芳纶的扩产项目中，通过数字化制造系统（MES/DCS）实现全流程自动化控制，原料利用率提升15%，废品率下降4%。通过数字化手段的广泛应用，该项目在原料供给、生产流程监控与产品质量监测等方面建立了高效的生态体系。例如，所有单体原料采用自动化集中供料模式，其全密闭操作流程进一步优化了原料的高效传输与高精度计量控制。这样的创新不仅提升了原料利用率，还有效降低了废品率，从而显著减少了废弃物处理成本。在具体的技术攻关上，中化高纤还成功实现了对高模对位芳纶热处理过程的精准控制，保证了在大规模、连续稳定生产过程中的质量一致性和稳定性。

山东中科新材料更规划芳纶全生命周期管理，推动废弃制品回收再利用，减少资源浪费。不仅在芳纶生产工艺上力求创新突破，更着眼于产业的可持续发展，精心规划芳纶全生命周期管理。在当下，大量废弃芳纶制品由于缺乏有效的回收渠道，往往被直接填埋或焚烧，这不仅造成了资源的极大浪费，还对环境构成严重威胁。山东中科新材料洞悉这一行业痛点，决心构建起完善的废弃芳纶制品回收再利用体系。在再利用技术研发上，山东中科新材料投入大量资源。一方面，研究团队借鉴国内外先进经验，如华北电力大学律方成课题组提出的闭环回收策略，通过去质子化受损芳纶纸分解成单链结构，去除杂质后再通过质子化重构分子间氢键，实现芳纶纸的闭环回收，且再生纸能保留原有性能的90%以上。公司将在此基础上进一步优化，使其适用于更多类型的芳纶制品回收。另一方面，公司探索将废弃芳纶转化为高附加值产品的新途径，例如陕西科技大学研究团队利用废弃芳纶制作芳纶纳米纤维（ANFs），这种纳米纤维既保留了芳纶的优异性能，又具有独特的纳米尺度形态，在纳米复合材料领域应用前景广阔。山东中科新材料致力于将此类技术产业化，通过一系列物理和化学处理，把回收的废弃芳纶高效转化为ANFs，用于制造高性能复合材料、高端过滤材料等，提升产品附加值，实现资源的循环高效利用，减少对新资源的依赖，推动芳纶产业向绿色可持续方向大步迈进。

二、性能优化：从单一力学性能到多功能集成性能全面提升和国产化替代是新材料的发展历程。随着科技进步和生活质量的全面提高，新材料以其优越的性能逐渐替代传统材料。一方面，新材料能够通过优化的性能更好地满足不同领域的材料需求；另一方面，许多新材料具有低碳、清洁、可再生等属性，这一类材料逐渐实现对传统高能耗材料的替代，契合能源革命与“双碳”的时代主题。全面替代决定了新材料的下游领域众多，发展空间巨大。

国外的巨头企业在新材料的应用中走在前列，国内的企业在逐渐研发的过程中突破壁垒、高速发展，带来了市场的双重空间。军用市场引领发展，国内技术不断突破。从发展历程看，芳纶和碳纤维以其特殊的性能优势最初都用于军工行业，后以杜邦、帝人、东丽等为代表的美国和日本企业不断研发并实现产业化，引领技术及市场。

中国企业在二十世纪后开始发力，追赶世界领先的技术并逐步取得突破。目前在芳纶、碳纤维和UHMWPE中均出现了优秀的代表企业，为国内填补了技术上的空白。高性能纤维行业呈现技术密集、投资巨大的特点。目前,高性能纤维正进入蓬勃发展的新阶段，各品种性能、规格的不断完善和系列化以及新品种的陆续出现,使高性能纤维迈入了“量体裁衣”的时代。航空航天、新能源、海洋、生物医学、通讯信息、军工等高科技产业的迅速发展,对纤维材料性能的要求越来越高,也促进了对新型纤维的研究与开发。未来高性能纤维将朝着低成本、高质量的方向发展。

1. 力学与热稳定性协同提升

高模量设计：武汉理工大学开发的纳米多孔芳纶隔膜，模量达3.3GPa，可抑制锂枝晶生长，提升电池安全性。与商业聚烯烃隔膜相比，所制备ANF隔膜的均匀纳米多孔结构使锂离子传输过程中分布均匀，其高模量可以有效抑制锂枝晶生长。所组装的锂离子电池240次循环后容量保持率为80%。纳米多孔ANF隔膜具有优异的热尺寸和结构稳定性，在300℃高温下处理30min后，其宏观尺寸和微观孔结构均无明显变化。所组装的锂离子电池在模拟热滥用（150℃环境中放置20min）后和持续的90℃高温环境中仍能正常运行，有效提高了电池的安全性能。与同类隔膜相比，纳米多孔ANF隔膜综合性能优异，为开发高安全长寿命锂离子电池提供了新材料。

图二：

耐极端环境：西北工业大学研制的高导热芳纶复合薄膜，兼具可见光/红外伪装与信息加密功能，耐受-50℃至300℃温差，适用于国防与5G通信领域。不仅能够实现可见光和红外线的同步伪装，还具备信息加密的能力，这对于5G通信技术在国防领域的应用极为关键。研究者们采用了一种特殊的制备方法，制造出了这种集多种功能于一身的复合薄膜。

2. 抗老化与功能化改性

抗紫外线涂层：沈阳新飞宇研发的芳纶纤维增强粘合剂，通过纳米粒子掺杂改善抗UV性能，延长管材使用寿命。这一创新的粘合剂最大的优点在于，对于芳纶纤维层和EVOH层的粘附性表现突出，特别是在粘合芳纶纤维与EVOH时，能够保证良好的粘结效果。此外，该粘合剂的制备工艺相对简单，原料易得，非常适合大规模工业生产，显示出广阔的市场应用前景。根据评估，该粘合剂可广泛应用于多种管材的生产和制造过程中。从建筑材料到电子设备，从航空航天到汽车工业，这种具有良好性能的复合管将在多个领域展现其巨大价值。

导电/导热功能化：界面接枝石墨烯或碳纳米管，赋予芳纶电磁屏蔽性能，拓展其在可穿戴设备中的应用。通过使用芳纶多阴离子（APA）作为粘合剂和刻蚀剂，通过浸涂策略在芳纶纤维表面自组装石墨烯。所得GRAF具有高导电性、优异的强度和模量，超越了大多数报道的导电复合纤维。使用GRAF编织的功能织物在X波段的EMI屏蔽效率高达67.86dB，且能在12V电压下40秒内迅速加热至200°C。此外，GRAF织物在长期洗涤后仍能保持其导电性，显示出优异的洗涤抵抗力。

图三

三、多领域应用突破：从实验室到产业化

1. 航空航天：轻量化与高性能的完美契合

在航空航天这一对材料性能要求近乎苛刻的领域，芳纶凭借其突出的轻量化和高强度特性，成为不可或缺的关键材料。以国产大飞机 C919 为例，其舱门、客舱地板采用芳纶蜂窝材料，这种仿生蜂窝结构由芳纶纸浸渍树脂制成，在实现比传统铝蜂窝减重25%-30%的同时，强度提升30%-60%，为C919实现7%的整体减重目标立下汗马功劳 。芳纶蜂窝还广泛应用于机翼、整流罩等部件，有效降低了飞机的重量，提升了燃油效率和飞行性能。

图四

在飞行器的发动机制造中，芳纶纤维增强复合材料被用于制造发动机罩等部件。芳纶纤维的高模量和高强度特性，使其能够承受发动机运转时产生的高温、高压和高应力，保障发动机的稳定运行，同时减轻发动机重量，进一步提升飞行器的整体性能。此外，在卫星制造领域，芳纶纤维用于制造星载天线等部件，其良好的尺寸稳定性和耐空间环境性能，确保了卫星在复杂的太空环境下能够稳定工作，准确地进行信号传输和数据采集。

2. 汽车工业：传统与新能源领域的全面渗透

在传统汽车领域，芳纶纤维的应用正从高端车型逐步向大众市场普及。在轮胎制造方面，对位芳纶作为增强材料替代传统钢丝帘线，可使轮胎重量减轻15%，同时显著提升抗刺穿性和耐久性。中化国际的高模芳纶已通过意大利倍耐力轮胎的测试，未来有望应用于兰博基尼、法拉利等超跑车型，为高性能轮胎的发展注入新的活力。芳纶增强的橡胶制品，如高压胶管与传动带，其耐疲劳性提升30%，广泛应用于发动机管路、传动系统，有效助力汽车实现轻量化与可靠性的双重提升。

图五

随着新能源汽车的迅猛发展，芳纶纤维迎来了更为广阔的应用空间。新能源汽车对轻量化的需求更为迫切，芳纶轮胎能够显著提升续航里程，据测算，仅电动车领域每年新增芳纶需求约5000吨。芳纶涂覆隔膜耐温性优于传统PVDF，可承受200℃高温，循环寿命提升30%。泰和新材已进入量产测试阶段，预计2025年覆盖高端电动汽车市场。

芳纶织物用于锂电池Pack外壳，可兼顾轻量化和抗冲击性，国内头部电池企业已进入测试阶段。在电机制造中，芳纶纤维作为绝缘材料，能够确保电机在高温、高湿等复杂环境下稳定运行，提高电机效率，延长使用寿命。

3. 电气绝缘与电子：保障性能，稳定运行

芳纶纤维在电气绝缘与电子领域同样发挥着关键作用。由于其具有优异的绝缘性能和低介电常数，成为制造电缆绝缘层的理想材料。在高温环境下，芳纶绝缘层能够保持稳定的物理和化学性质，确保电缆安全可靠地运行 。在电机制造中，芳纶纤维被用作定子、转子等部件的绝缘材料，有效提升了电机在恶劣环境下的工作稳定性，延长了电机的使用寿命。

图六

在电子元器件封装领域，芳纶纤维的卓越耐高温和化学稳定性，使得电子元器件在复杂环境下仍能保持良好性能。芳纶纤维还可用于制造柔性电路板，增强其机械强度和耐磨损性，确保电气性能的稳定 。此外，芳纶纤维因其低介电常数和高绝缘强度，可作为电磁屏蔽材料，有效屏蔽电磁波，减少电磁干扰，提升电子设备的稳定性和可靠性。

4. 安全防护：守护生命的坚固防线

芳纶纤维凭借其高强度、耐高温、耐化学腐蚀等特性，成为安全防护领域的核心材料。在防弹衣、防弹头盔的制造中，芳纶纤维发挥着不可替代的作用。由芳纶纤维制成的防弹产品，能够有效吸收和分散子弹的冲击力，为使用者提供可靠的生命保障 。在消防领域，芳纶纤维制成的消防服具有出色的阻燃性能，能够在高温环境下保护消防员的安全，同时其良好的柔韧性和舒适性，也有助于消防员在执行任务时保持行动的灵活性。

图七

未来展望：从材料到生态的跨越

· 跨学科融合：结合AI与分子模拟技术，加速芳纶分子设计，开发自修复、可降解新品种。

· 循环经济闭环：推广废弃芳纶再生技术，如中化高纤的“回料产业链”计划，降低碳足迹。

· 应用场景拓展：柔性电子、人工肌肉、太空电梯缆绳等前沿领域或成下一增长极。

图八

在新能源汽车领域，芳纶纤维凭借其高强度、轻量化特性，有望大量应用于汽车电池外壳，既能保障电池安全，又能降低车身重量，提升续航里程。在航空航天方面，随着对飞行器性能要求的不断提升，芳纶纤维复合材料将更多用于制造飞机机翼、机身等关键部件，增强结构强度的同时减轻重量，提高燃油效率与飞行性能。而在5G通信基站建设中，芳纶纤维可用于制作电缆增强芯，提升信号传输稳定性与电缆使用寿命。技术创新层面，未来芳纶纤维将聚焦于提升生产效率、降低生产成本。通过工艺优化，有望缩短生产周期，减少原材料消耗，使芳纶纤维能更广泛地应用于大众消费产品。同时，研发新型芳纶纤维品种，如具有更高强度、更好耐候性的产品，将进一步拓展其应用边界。芳纶纤维的持续发展，将有力推动相关产业升级。在汽车制造产业，促使汽车向轻量化、高性能方向发展，提升产业整体竞争力；在航空航天产业，助力新型飞行器的研发制造，推动航空技术革新；在电子通信产业，为5G乃至未来通信技术的发展提供坚实材料支撑，促进产业快速迭代。

图九

结语

从实验室的分子设计到深海风电的锚索，从锂电隔膜的微米级精度到战机的隐身蒙皮，芳纶正以“一纤多能”的姿态重塑产业边界。中国企业的技术突围与产能扩张，不仅关乎材料自主，更是高端制造话语权的争夺。未来，唯有持续突突破合成瓶颈、深化应用创新，方能在全球高性能纤维版图中刻下“中国坐标”。

文章来源：纤维增强复合材料